Matur nuwun sampun ngunjungi Nature.com. Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates. Kanggo pengalaman sing paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni mode kompatibilitas ing Internet Explorer). Kangge, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita bakal nampilake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Korosi mikroba (MIC) minangka masalah serius ing pirang-pirang industri amarga bisa nyebabake kerugian ekonomi sing gedhe. Baja tahan karat super dupleks 2707 (2707 HDSS) wis digunakake ing lingkungan laut amarga tahan kimia sing apik banget. Nanging, resistensine marang MIC durung didemonstrasikake kanthi eksperimen. Ing panliten iki, prilaku MIC 2707 HDSS sing disebabake dening bakteri aerobik laut Pseudomonas aeruginosa diselidiki. Analisis elektrokimia nuduhake yen anane biofilm Pseudomonas aeruginosa ing medium 2216E, ana owah-owahan positif ing potensial korosi lan peningkatan kerapatan arus korosi. Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) nuduhake penurunan kandungan Cr ing permukaan spesimen ing sangisore biofilm. Analisis pencitraan pit nuduhake yen biofilm P. aeruginosa ngasilake ambane pit maksimal 0,69 μm sajrone 14 dina inkubasi. Sanajan iki cilik, iki nuduhake yen 2707 HDSS ora kebal banget marang MIC saka biofilm P. aeruginosa.
Baja tahan karat dupleks (DSS) digunakake sacara wiyar ing macem-macem industri amarga kombinasi ideal saka sifat mekanik sing apik banget lan tahan korosi1,2. Nanging, pitting lokal isih kedadeyan lan mengaruhi integritas baja iki3,4. DSS ora tahan korosi mikroba (MIC)5,6. Senadyan macem-macem aplikasi DSS, isih ana lingkungan ing ngendi resistensi korosi DSS ora cukup kanggo panggunaan jangka panjang. Iki tegese bahan sing luwih larang kanthi resistensi korosi sing luwih dhuwur dibutuhake. Jeon et al7 nemokake manawa baja tahan karat super dupleks (SDSS) uga duwe sawetara watesan babagan resistensi korosi. Mulane, baja tahan karat super dupleks (HDSS) kanthi resistensi korosi sing luwih dhuwur dibutuhake ing sawetara aplikasi. Iki nyebabake pangembangan HDSS sing akeh paduan.
Ketahanan korosi DSS gumantung saka rasio fase alfa lan gamma lan wilayah Cr, Mo lan W sing wis entek 8, 9, 10 sing jejer karo fase kapindho. HDSS ngandhut kandungan Cr, Mo lan N11 sing dhuwur, saengga nduweni ketahanan korosi sing apik banget lan angka Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) sing dhuwur (45-50), sing ditemtokake dening wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. Ketahanan korosi sing apik banget gumantung saka komposisi sing seimbang sing ngemot kira-kira 50% fase ferit (α) lan 50% austenit (γ), HDSS nduweni sifat mekanik sing luwih apik lan resistensi sing luwih dhuwur tinimbang DSS13 konvensional. Sifat korosi klorida. Ketahanan korosi sing luwih apik ngembangake panggunaan HDSS ing lingkungan klorida sing luwih korosif, kayata lingkungan laut.
MIC minangka masalah utama ing pirang-pirang industri kayata lenga lan gas lan utilitas banyu14. MIC nyumbang 20% ​​saka kabeh kerusakan korosi15. MIC minangka korosi bioelektrokimia sing bisa diamati ing pirang-pirang lingkungan. Biofilm sing kawangun ing permukaan logam ngowahi kahanan elektrokimia, saengga mengaruhi proses korosi. Dipercaya sacara wiyar manawa korosi MIC disebabake dening biofilm. Mikroorganisme elektrogenik ngrusak logam kanggo entuk energi sing bisa njaga supaya bisa urip17. Panliten MIC anyar nuduhake manawa EET (transfer elektron ekstraseluler) minangka faktor pembatas laju ing MIC sing disebabake dening mikroorganisme elektrogenik. Zhang et al. 18 nduduhake manawa mediator elektron nyepetake transfer elektron antarane sel Desulfovibrio sessificans lan baja tahan karat 304, sing nyebabake serangan MIC sing luwih parah. Enning et al. 19 lan Venzlaff et al. 20 nuduhake manawa biofilm bakteri pangurang sulfat korosif (SRB) bisa langsung nyerep elektron saka substrat logam, sing nyebabake korosi pitting sing parah.
DSS dikenal rentan marang MIC ing lingkungan sing ngandhut SRB, bakteri pangurang wesi (IRB), lan liya-liyane. 21. Bakteri iki nyebabake pitting lokal ing permukaan DSS ing sangisore biofilm 22,23. Ora kaya DSS, MIC saka HDSS24 kurang dikenal.
Pseudomonas aeruginosa iku bakteri motil gram-negatif sing kasebar sacara wiyar ing alam25. Pseudomonas aeruginosa uga minangka klompok mikroba utama ing lingkungan laut, sing nyebabake MIC kanggo baja. Pseudomonas melu raket ing proses korosi lan diakoni minangka pelopor penjajah sajrone pembentukan biofilm. Mahat et al. 28 lan Yuan et al. 29 nduduhake yen Pseudomonas aeruginosa duwe kecenderungan kanggo nambah tingkat korosi baja entheng lan paduan ing lingkungan banyu.
Tujuan utama saka karya iki yaiku kanggo nyelidiki sifat MIC saka 2707 HDSS sing disebabake dening bakteri aerobik laut Pseudomonas aeruginosa nggunakake metode elektrokimia, teknik analitik permukaan, lan analisis produk korosi. Panliten elektrokimia kalebu Potensi Sirkuit Terbuka (OCP), Resistensi Polarisasi Linear (LPR), Spektroskopi Impedansi Elektrokimia (EIS), lan Polarisasi Dinamis Potensial ditindakake kanggo nyinaoni perilaku MIC saka 2707 HDSS. Analisis spektrometer dispersif energi (EDS) ditindakake kanggo nemokake unsur kimia ing permukaan sing korosi. Kajaba iku, analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) digunakake kanggo nemtokake stabilitas pasivasi film oksida ing sangisore pengaruh lingkungan laut sing ngemot Pseudomonas aeruginosa. Kedalaman lubang diukur ing mikroskop pemindaian laser confocal (CLSM).
Tabel 1 ndhaptar komposisi kimia 2707 HDSS. Tabel 2 nuduhake yen 2707 HDSS nduweni sifat mekanik sing apik banget kanthi kekuatan luluh 650 MPa. Gambar 1 nuduhake mikrostruktur optik larutan 2707 HDSS sing dipanasake. Pita memanjang fase austenit lan ferit tanpa fase sekunder bisa dideleng ing mikrostruktur sing ngemot udakara 50% fase austenit lan 50% fase ferit.
Gambar 2a nuduhake potensial sirkuit terbuka (Eocp) versus data wektu paparan kanggo 2707 HDSS ing medium abiotik 2216E lan kaldu P. aeruginosa sajrone 14 dina ing suhu 37 °C. Iki nuduhake yen owah-owahan paling gedhe lan signifikan ing Eocp kedadeyan sajrone 24 jam pisanan. Nilai Eocp ing loro kasus kasebut tekan puncak ing -145 mV (vs. SCE) sekitar 16 jam banjur mudhun kanthi cetha, tekan -477 mV (vs. SCE) lan -236 mV (vs. SCE) kanggo sampel abiotik lan P, masing-masing). Kupon Pseudomonas aeruginosa, mungguh-mungguh. Sawise 24 jam, nilai Eocp saka 2707 HDSS kanggo P. aeruginosa relatif stabil ing -228 mV (vs. SCE), dene nilai sing cocog kanggo sampel non-biologis kira-kira -442 mV (vs. SCE). Eocp ing ngarsane P. aeruginosa rada endhek.
Uji elektrokimia saka 2707 spesimen HDSS ing medium abiotik lan kaldu Pseudomonas aeruginosa ing suhu 37 °C:
(a) Eocp minangka fungsi saka wektu paparan, (b) kurva polarisasi ing dina kaping 14, (c) Rp minangka fungsi saka wektu paparan lan (d) icorr minangka fungsi saka wektu paparan.
Tabel 3 ndhaptar nilai parameter korosi elektrokimia saka 2707 sampel HDSS sing kapapar ing medium abiotik lan medium sing diinokulasi Pseudomonas aeruginosa sajrone 14 dina. Garis singgung kurva anodik lan katodik diekstrapolasi kanggo tekan ing persimpangan sing ngasilake kerapatan arus korosi (icorr), potensial korosi (Ecorr) lan lereng Tafel (βα lan βc) miturut metode standar 30,31.
Kaya sing dituduhake ing Gambar 2b, owah-owahan munggah saka kurva P. aeruginosa nyebabake kenaikan Ecorr dibandhingake karo kurva abiotik. Nilai icorr, sing sebanding karo laju korosi, mundhak dadi 0,328 μA cm-2 ing sampel Pseudomonas aeruginosa, kaping papat saka sampel non-biologis (0,087 μA cm-2).
LPR minangka metode elektrokimia non-destruktif klasik kanggo analisis korosi kanthi cepet. Iki uga digunakake kanggo nyinaoni MIC32. Gambar 2c nuduhake resistensi polarisasi (Rp) minangka fungsi wektu paparan. Nilai Rp sing luwih dhuwur tegese korosi luwih sithik. Sajrone 24 jam pisanan, Rp saka 2707 HDSS tekan nilai maksimal 1955 kΩ cm2 kanggo sampel abiotik lan 1429 kΩ cm2 kanggo sampel Pseudomonas aeruginosa. Gambar 2c uga nuduhake yen nilai Rp mudhun kanthi cepet sawise sedina lan banjur tetep relatif ora owah sajrone 13 dina sabanjure. Nilai Rp saka sampel Pseudomonas aeruginosa udakara 40 kΩ cm2, sing luwih murah tinimbang nilai 450 kΩ cm2 saka sampel non-biologis.
Nilai icorr iku sebanding karo laju korosi seragam. Nilaine bisa diitung saka persamaan Stern-Geary ing ngisor iki,
Miturut Zou et al. 33, nilai khas lereng Tafel B ing karya iki dianggep 26 mV/dec. Gambar 2d nuduhake yen icorr saka sampel non-biologis 2707 tetep relatif stabil, dene sampel P. aeruginosa fluktuasi banget sawise 24 jam pisanan. Nilai icorr saka sampel P. aeruginosa luwih dhuwur tinimbang kontrol non-biologis. Tren iki konsisten karo asil resistensi polarisasi.
EIS minangka teknik nondestruktif liyane sing digunakake kanggo nggambarake reaksi elektrokimia ing antarmuka sing korosi. Spektrum impedansi lan nilai kapasitansi sing diitung saka spesimen sing kapapar media abiotik lan larutan Pseudomonas aeruginosa, resistensi Rb saka film/biofilm pasif sing dibentuk ing permukaan spesimen, resistensi transfer muatan Rct, kapasitansi lapisan ganda listrik Cdl (EDL) lan parameter Elemen Fase Konstan QCPE (CPE). Parameter kasebut dianalisis luwih lanjut kanthi nyocogake data nggunakake model sirkuit setara (EEC).
Gambar 3 nuduhake plot Nyquist khas (a lan b) lan plot Bode (a' lan b') saka 2707 sampel HDSS ing medium abiotik lan kaldu P. aeruginosa kanggo wektu inkubasi sing beda-beda. Diameter cincin Nyquist mudhun nalika ana Pseudomonas aeruginosa. Plot Bode (Gambar 3b') nuduhake peningkatan gedhene impedansi total. Informasi babagan konstanta wektu relaksasi bisa diwenehake dening fase maksimal. Gambar 4 nuduhake struktur fisik adhedhasar monolayer (a) lan bilayer (b) lan EEC sing cocog. CPE dikenalake menyang model EEC. Admitansi lan impedansi kasebut dinyatakake kaya ing ngisor iki:
Rong model fisik lan sirkuit ekivalen sing cocog kanggo nyocogake spektrum impedansi saka spesimen HDSS 2707:
ing ngendi Y0 minangka gedhene CPE, j minangka angka imajiner utawa (-1)1/2, ω minangka frekuensi sudut, lan n minangka indeks daya CPE kurang saka unit35. Kebalikan saka resistensi transfer muatan (yaiku 1/Rct) cocog karo laju korosi. Rct sing luwih cilik tegese laju korosi sing luwih cepet27. Sawise 14 dina inkubasi, Rct sampel Pseudomonas aeruginosa tekan 32 kΩ cm2, luwih cilik tinimbang 489 kΩ cm2 sampel non-biologis (Tabel 4).
Gambar CLSM lan gambar SEM ing Gambar 5 kanthi jelas nuduhake yen jangkoan biofilm ing permukaan spesimen HDSS 2707 sawise 7 dina kandhel. Nanging, sawise 14 dina, jangkoan biofilm jarang lan sawetara sel mati katon. Tabel 5 nuduhake kekandelan biofilm ing spesimen HDSS 2707 sawise kena P. aeruginosa sajrone 7 lan 14 dina. Kekandelan biofilm maksimum owah saka 23,4 μm sawise 7 dina dadi 18,9 μm sawise 14 dina. Kekandelan biofilm rata-rata uga ngonfirmasi tren iki. Mudhun saka 22,2 ± 0,7 μm sawise 7 dina dadi 17,8 ± 1,0 μm sawise 14 dina.
(a) Gambar CLSM 3-D sawisé 7 dina, (b) Gambar CLSM 3-D sawisé 14 dina, (c) Gambar SEM sawisé 7 dina lan (d) Gambar SEM sawisé 14 dina.
EDS nuduhake unsur kimia ing biofilm lan produk korosi ing sampel sing kapapar P. aeruginosa sajrone 14 dina. Gambar 6 nuduhake yen kandungan C, N, O, lan P ing biofilm lan produk korosi luwih dhuwur tinimbang ing logam kosong, amarga unsur-unsur kasebut ana gandhengane karo biofilm lan metabolite. Mikroba mung butuh jumlah kromium lan wesi sing sithik. Tingkat Cr lan Fe sing dhuwur ing biofilm lan produk korosi ing permukaan spesimen nuduhake yen matriks logam wis kelangan unsur amarga korosi.
Sawise 14 dina, bolongan nganggo lan tanpa P. aeruginosa diamati ing medium 2216E. Sadurunge inkubasi, permukaan spesimen alus lan bebas cacat (Gambar 7a). Sawise inkubasi lan mbusak biofilm lan produk korosi, bolongan paling jero ing permukaan spesimen ditliti nganggo CLSM, kaya sing dituduhake ing Gambar 7b lan c. Ora ana bolongan sing jelas ditemokake ing permukaan sampel kontrol non-biologis (jero bolongan maksimal 0,02 μm). Jero bolongan maksimal sing disebabake dening Pseudomonas aeruginosa yaiku 0,52 μm sawise 7 dina lan 0,69 μm sawise 14 dina, adhedhasar rata-rata jero bolongan maksimal saka 3 sampel (10 nilai jero bolongan maksimal dipilih kanggo saben sampel) tekan 0,42 ± 0,12 μm lan 0,52 ± 0,15 μm, masing-masing (Tabel 5). Nilai jero bolongan iki cilik nanging penting.
(a) Sadurunge dipapar, (b) 14 dina ing medium abiotik lan (c) 14 dina ing duduh kaldu Pseudomonas aeruginosa.
Gambar 8 nuduhake spektrum XPS saka permukaan sampel sing beda-beda, lan komposisi kimia sing dianalisis kanggo saben permukaan dirangkum ing Tabel 6. Ing Tabel 6, persentase atom Fe lan Cr ing ngarsane P. aeruginosa (sampel A lan B) luwih murah tinimbang sampel kontrol non-biologis (sampel C lan D). Kanggo sampel P. aeruginosa, kurva spektral tingkat inti Cr 2p dipasang ing papat komponen puncak kanthi nilai energi pengikat (BE) 574,4, 576,6, 578,3 lan 586,8 eV, sing bisa dihubungake karo Cr, Cr2O3, CrO3 lan Cr(OH)3, masing-masing (Gambar 9a lan b). Kanggo spesimen non-biologis, spektrum tingkat inti Cr 2p ngemot rong puncak utama kanggo Cr (573,80 eV kanggo BE) lan Cr2O3 (575,90 eV kanggo BE) ing Gambar. 9c lan d, mungguh-mungguh. Bentenane sing paling narik kawigaten antarane sampel abiotik lan P. aeruginosa yaiku anane Cr6+ lan fraksi relatif Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) sing luwih dhuwur ing sangisore biofilm.
Spektrum XPS sing amba saka permukaan spesimen HDSS 2707 ing rong media kasebut yaiku 7 dina lan 14 dina.
(a) 7 dina kena P. aeruginosa, (b) 14 dina kena P. aeruginosa, (c) 7 dina ing medium abiotik lan (d) 14 dina ing medium abiotik.
HDSS nuduhake tingkat ketahanan korosi sing dhuwur ing umume lingkungan. Kim et al. 2 nglaporake yen UNS S32707 HDSS ditetepake minangka DSS sing akeh banget paduane kanthi PREN luwih saka 45. Nilai PREN saka spesimen HDSS 2707 ing karya iki yaiku 49. Iki amarga kandungan kromium sing dhuwur lan tingkat molibdenum lan Ni sing dhuwur, sing migunani ing lingkungan asam lan klorida sing dhuwur. Kajaba iku, komposisi sing seimbang lan mikrostruktur sing bebas cacat migunani kanggo stabilitas struktural lan tahan korosi. Nanging, sanajan tahan kimia sing apik banget, data eksperimen ing karya iki nuduhake yen 2707 HDSS ora kebal saka MIC biofilm P. aeruginosa.
Asil elektrokimia nuduhake yen tingkat korosi 2707 HDSS ing kaldu P. aeruginosa tambah akeh sawise 14 dina dibandhingake karo medium non-biologis. Ing Gambar 2a, pangurangan Eocp diamati ing medium abiotik lan kaldu P. aeruginosa sajrone 24 jam pisanan. Sawise iku, biofilm wis rampung nutupi permukaan spesimen lan Eocp dadi relatif stabil36. Nanging, tingkat Eocp biologis luwih dhuwur tinimbang Eocp non-biologis. Ana alesan kanggo percaya yen bedane iki amarga pembentukan biofilm P. aeruginosa. Ing Gambar 2d, ing ngarsane P. aeruginosa, nilai icorr 2707 HDSS tekan 0,627 μA cm-2, sing luwih dhuwur tinimbang kontrol abiotik (0,063 μA cm-2), sing konsisten karo nilai Rct sing diukur dening EIS. Sajrone sawetara dina pisanan, nilai impedansi ing P. Kaldu aeruginosa mundhak amarga anane sel P. aeruginosa sing nempel lan mbentuk biofilm. Nanging, nalika biofilm nutupi permukaan spesimen kanthi lengkap, impedansi mudhun. Lapisan protèktif diserang dhisik amarga anane biofilm lan metabolit biofilm. Mulane, resistensi korosi mudhun suwe-suwe, lan nempele P. aeruginosa nyebabake korosi lokal. Tren ing media abiotik beda. Resistensi korosi kontrol non-biologis luwih dhuwur tinimbang nilai sing cocog karo sampel sing kapapar ing kaldu P. aeruginosa. Salajengipun, kanggo sampel abiotik, nilai Rct 2707 HDSS tekan 489 kΩ cm2 ing dina kaping 14, yaiku 15 kali nilai Rct (32 kΩ cm2) ing ngarsane P. aeruginosa. Mulane, 2707 HDSS nduweni resistensi korosi sing apik banget ing lingkungan steril, nanging ora tahan serangan MIC dening biofilm P. aeruginosa.
Asil kasebut uga bisa diamati saka kurva polarisasi ing Gambar 2b. Percabangan anodik disebabake dening pembentukan biofilm Pseudomonas aeruginosa lan reaksi oksidasi logam. Ing wektu sing padha, reaksi katodik yaiku reduksi oksigen. Anane P. aeruginosa nambah banget kerapatan arus korosi, kira-kira urutan gedhene luwih dhuwur tinimbang kontrol abiotik. Iki nuduhake yen biofilm P. aeruginosa nambah korosi lokal 2707 HDSS. Yuan et al29 nemokake yen kerapatan arus korosi saka paduan 70/30 Cu-Ni tambah ing sangisore tantangan biofilm P. aeruginosa. Iki bisa uga amarga biokatalisis reduksi oksigen dening biofilm Pseudomonas aeruginosa. Pengamatan iki uga bisa nerangake MIC saka 2707 HDSS ing karya iki. Biofilm aerobik uga bisa duwe oksigen sing luwih sithik ing ngisore. Mulane, kegagalan kanggo ngisolasi maneh permukaan logam kanthi oksigen bisa dadi faktor sing nyumbang kanggo MIC ing karya iki.
Dickinson et al. 38 ngusulake manawa tingkat reaksi kimia lan elektrokimia bisa langsung kena pengaruh aktivitas metabolisme bakteri sessile ing permukaan spesimen lan sifat produk korosi. Kaya sing dituduhake ing Gambar 5 lan Tabel 5, jumlah sel lan kekandelan biofilm mudhun sawise 14 dina. Iki bisa diterangake kanthi cukup yen sawise 14 dina, umume sel sessile ing permukaan 2707 HDSS mati amarga kekurangan nutrisi ing medium 2216E utawa pelepasan ion logam beracun saka matriks 2707 HDSS. Iki minangka watesan eksperimen batch.
Ing karya iki, biofilm P. aeruginosa ningkatake penipisan lokal Cr lan Fe ing sangisore biofilm ing permukaan HDSS 2707 (Gambar 6). Ing Tabel 6, reduksi Fe lan Cr ing sampel D dibandhingake karo sampel C, nuduhake yen Fe lan Cr sing larut sing disebabake dening biofilm P. aeruginosa tetep ana ngluwihi 7 dina pisanan. Medium 2216E digunakake kanggo simulasi lingkungan laut. Ngandhut 17700 ppm Cl-, sing bisa dibandhingake karo sing ditemokake ing banyu segara alami. Anane 17700 ppm Cl- minangka alesan utama kanggo reduksi Cr ing sampel abiotik 7 lan 14 dina sing dianalisis dening XPS. Dibandhingake karo sampel P. aeruginosa, pembubaran Cr ing sampel abiotik luwih sithik amarga resistensi Cl− sing kuwat saka 2707 HDSS ing lingkungan abiotik. Gambar 9 nuduhake anane Cr6+ ing film pasivasi. Bisa uga melu ngilangi Cr saka permukaan baja dening biofilm P. aeruginosa, kaya sing disaranake dening Chen lan Clayton.
Amarga tuwuhing bakteri, nilai pH medium sadurunge lan sawise budidaya yaiku 7,4 lan 8,2. Mulane, ing ngisor biofilm P. aeruginosa, korosi asam organik ora mungkin dadi faktor penyumbang kanggo karya iki amarga pH sing relatif dhuwur ing medium massal. pH medium kontrol non-biologis ora owah sacara signifikan (saka 7,4 awal nganti 7,5 pungkasan) sajrone periode uji coba 14 dina. Peningkatan pH ing medium inokulasi sawise inkubasi amarga aktivitas metabolisme P. aeruginosa lan ditemokake duwe efek sing padha ing pH tanpa ana strip uji coba.
Kaya sing dituduhake ing Gambar 7, ambane jugangan maksimum sing disebabake dening biofilm P. aeruginosa yaiku 0,69 μm, sing luwih gedhe tinimbang medium abiotik (0,02 μm). Iki konsisten karo data elektrokimia sing diterangake ing ndhuwur. Ambane jugangan 0,69 μm luwih saka sepuluh kali luwih cilik tinimbang nilai 9,5 μm sing dilapurake kanggo 2205 DSS ing kahanan sing padha. Data iki nuduhake yen 2707 HDSS nuduhake resistensi MIC sing luwih apik dibandhingake karo 2205 DSS. Iki ora nggumunake, amarga 2707 HDSS duwe kandungan kromium sing luwih dhuwur, sing nyedhiyakake pasivasi sing luwih tahan lama, amarga struktur fase sing seimbang tanpa endapan sekunder sing mbebayani, saengga luwih angel kanggo P. aeruginosa kanggo depasivasi lan miwiti titik gerhana.
Kesimpulane, pitting MIC ditemokake ing permukaan 2707 HDSS ing kaldu P. aeruginosa dibandhingake karo pitting sing ora pati penting ing media abiotik. Karya iki nuduhake yen 2707 HDSS duwe resistensi MIC sing luwih apik tinimbang 2205 DSS, nanging ora kebal banget karo MIC amarga biofilm P. aeruginosa. Temuan iki mbantu pemilihan baja tahan karat sing cocog lan prakiraan umur layanan kanggo lingkungan laut.
Kupon kanggo 2707 HDSS diwenehake dening Sekolah Metalurgi Universitas Northeastern (NEU) ing Shenyang, China. Komposisi unsur 2707 HDSS dituduhake ing Tabel 1, sing dianalisis dening Departemen Analisis lan Pengujian Bahan NEU. Kabeh sampel diolah nganggo larutan ing suhu 1180 °C sajrone 1 jam. Sadurunge uji korosi, 2707 HDSS sing bentuke koin kanthi area permukaan ndhuwur sing katon 1 cm2 dipoles dadi 2000 grit nganggo kertas silikon karbida lan dipoles maneh nganggo suspensi bubuk Al2O3 0,05 μm. Sisih lan ngisor dilindhungi nganggo cat inert. Sawise garing, spesimen dibilas nganggo banyu deionisasi steril lan disterilisasi nganggo etanol 75% (v/v) sajrone 0,5 jam. Banjur dikeringake nganggo udara ing sinar ultraviolet (UV) sajrone 0,5 jam sadurunge digunakake.
Galur Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 laut dituku saka Pusat Koleksi Budaya Laut Xiamen (MCCC), China. Pseudomonas aeruginosa ditandur kanthi aerobik ing suhu 37°C ing labu 250 ml lan sel kaca elektrokimia 500 ml nggunakake medium cair Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China). Media (g/L): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2SO4, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2CO3, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr2, 0,022 H3BO3, 0,004 NaSiO3, 0016 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4, 5.0 pepton, 1.0 ekstrak ragi lan 0.1 feri sitrat. Diotoklaf ing suhu 121°C suwene 20 menit sadurunge inokulasi. Etung sel sessile lan planktonik nggunakake hemocytometer ing mikroskop cahya kanthi pembesaran 400X. Konsentrasi sel awal planktonik Pseudomonas aeruginosa langsung sawise inokulasi kira-kira 106 sel/ml.
Tes elektrokimia ditindakake ing sel kaca telung elektroda klasik kanthi volume medium 500 ml. Lembaran platinum lan elektroda kalomel jenuh (SCE) disambungake menyang reaktor liwat kapiler Luggin sing diisi jembatan uyah, sing dadi elektroda counter lan referensi. Kanggo nggawe elektroda kerja, kawat tembaga sing dilapisi karet dipasang ing saben spesimen lan ditutupi epoksi, ninggalake udakara 1 cm2 area permukaan siji sisi sing kapapar kanggo elektroda kerja. Sajrone pangukuran elektrokimia, sampel diselehake ing medium 2216E lan dijaga ing suhu inkubasi konstan (37 °C) ing bak banyu. Data polarisasi dinamis OCP, LPR, EIS lan potensial diukur nggunakake potensiostat Autolab (Referensi 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Tes LPR direkam kanthi kecepatan pindai 0,125 mV s-1 ing kisaran -5 lan 5 mV kanthi Eocp lan frekuensi sampling 1 Hz. EIS ditindakake kanthi gelombang sinus ing kisaran frekuensi. 0,01 nganti 10.000 Hz nggunakake voltase sing ditrapake 5 mV ing Eocp kondisi ajeg. Sadurunge sapuan potensial, elektroda ana ing mode sirkuit terbuka nganti nilai potensial korosi bebas sing stabil tekan. Kurva polarisasi banjur dilakokake saka -0,2 nganti 1,5 V vs. Eocp kanthi kecepatan pindai 0,166 mV/s. Saben tes diulang kaping 3 nganggo lan tanpa P. aeruginosa.
Spesimen kanggo analisis metalografi dipoles kanthi mekanis nganggo kertas SiC basah grit 2000 lan banjur dipoles maneh nganggo suspensi bubuk Al2O3 0,05 μm kanggo pengamatan optik. Analisis metalografi ditindakake nggunakake mikroskop optik. Spesimen kasebut diukir nganggo larutan kalium hidroksida 10 wt.% 43.
Sawise inkubasi, sampel dikumbah kaping 3 nganggo larutan saline fosfat-buffered (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) banjur difiksasi nganggo glutaraldehida 2,5% (v/v) sajrone 10 jam kanggo ndandani biofilm. Salajengipun, sampel kasebut didehidrasi nganggo seri etanol sing wis digradasi (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% lan 100% v/v) sadurunge dikeringake ing udara. Pungkasan, permukaan sampel disemprotake nganggo film emas kanggo nyedhiyakake konduktivitas kanggo pengamatan SEM. Gambar SEM difokusake ing titik-titik kanthi sel P. aeruginosa paling sessile ing permukaan saben spesimen. Nindakake analisis EDS kanggo nemokake unsur kimia. Mikroskop Pemindaian Laser Confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jerman) digunakake kanggo ngukur ambane jugangan. Kanggo mirsani jugangan korosi ing sangisore biofilm, potongan uji coba diresiki dhisik miturut Standar Nasional Cina. (CNS) GB/T4334.4-2000 kanggo mbusak produk korosi lan biofilm ing permukaan potongan uji.
Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS, sistem analisis permukaan ESCALAB250, Thermo VG, USA) ditindakake nggunakake sumber sinar-X monokromatik (garis aluminium Kα kanthi energi 1500 eV lan daya 150 W) liwat rentang energi pengikatan sing amba 0 ing kondisi standar –1350 eV. Spektrum resolusi dhuwur direkam nggunakake energi pass 50 eV lan ukuran langkah 0,2 eV.
Spesimen sing diinkubasi dicopot lan dibilas alon-alon nganggo PBS (pH 7,4 ± 0,2) sajrone 15 detik. Kanggo mirsani kelangsungan urip bakteri biofilm ing sampel, biofilm kasebut diwernani nggunakake LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Kit kasebut duwe rong pewarna fluoresen, pewarna SYTO-9 fluoresen ijo lan pewarna propidium iodida fluoresen (PI) abang. Ing CLSM, titik-titik kanthi ijo lan abang fluoresen makili sel urip lan mati. Kanggo pewarnaan, campuran 1 ml sing ngemot 3 μl SYTO-9 lan 3 μl larutan PI diinkubasi sajrone 20 menit ing suhu kamar (23 oC) ing peteng. Sawise iku, sampel sing diwernani diamati ing rong dawa gelombang (488 nm kanggo sel urip lan 559 nm kanggo sel mati) nggunakake mesin Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Jepang). Kekandelan biofilm diukur ing mode pemindaian 3-D.
Cara ngutip artikel iki: Li, H. et al. Korosi mikroba baja tahan karat super dupleks 2707 dening biofilm Pseudomonas aeruginosa laut.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retakan korosi tegangan baja tahan karat dupleks LDX 2101 ing larutan klorida kanthi anané tiosulfat.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efek saka perlakuan panas larutan lan nitrogen ing gas pelindung marang ketahanan korosi pitting saka las baja tahan karat super duplex.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Panliten Kimia Komparatif Korosi Pitting sing Diinduksi Mikroba lan Elektrokimia ing Baja Tahan Karat 316L.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Prilaku elektrokimia baja tahan karat dupleks 2205 ing larutan alkali kanthi pH sing beda-beda ing ngarsane klorida. Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Efek biofilm laut marang korosi: tinjauan ringkes. Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).